Trabajando en el CERN: Cuál es mi proyecto y cómo marcha

Llevamos ya más de un mes contando la vida y los secretos del CERN desde dentro, pero aún no hemos hablado de lo más importante (para mi): Mi proyecto. Por desgracia mi trabajo aquí no es tan maravilloso ni espectacular como las cosas que hacen la mayoría de investigadores y post-doctorados en el CERN, pero tiene su importancia y su interés. Así que voy a intentar contaros lo más fácil y detalladamente posible el trabajo que realizo día a día en el CERN intentando llevar a cabo mi proyecto.

El año pasado otro estudiante de verano, Pablo de Castro, estuvo en este mismo puesto que ocupo yo ahora y desarrolló un software (TRACS) capaz de simular de manera rápida y precisa detectores de partículas basados en silicio. Mi proyecto este año consiste en, a partir de TRACS, conseguir un simulador capaz de reproducir el comportamiento de los detectores de silicio cuando han sido dañados por la radiación, como sucede tras su uso en el LHC.

La importancia de los detectores irradiados

Tras su funcionamiento como parte de los sistemas de detección del LHC, todos los detectores y la electrónica dentro de experimentos como ATLAS o CMS se daña debido al constante bombardeo de alta energía que sufre. En los detectores de silicio este daño es especialmente importante ya que puede dejar el detector totalmente inutilizable si no se tiene cuidado. Mi grupo (dentro del que llevo a cabo mi proyecto), PH-DT-SSD (Física-Tecnologia de detectores-Detectores de estado sólido) se dedica a estudiar estos efectos e intentar minimizarlos.

Cuando la radiación bombardea el silicio rompe la estructura cristalina de este y degrada sus propiedades. Entre los efectos más típico en un detector de silicio están el aumento de la corriente de fuga, pérdida de señal (debido a “trampas”) y variación de la distribución de los portadores de carga eléctrica dentro del diodo de silicio. Este último es la clave de mi proyecto puesto que a través de ello se pueden parametrizar la mayoría efectos y obtener una señal como la que se obtiene en las medidas.

Mi proyecto: Cómo se simula un detector dañado por radiación

El plan de ataque para este problema fue sencillo; TRACS es un simulador rápido y suficientemente preciso que utiliza aproximaciones, no simula desde los principios más básicos. Por eso la forma en la que estamos incluyendo los efectos de la radiación es tan simple como modificar la distribución de portadores de carga y mantener todo los demás como lo dejó Pablo. Para los efectos de pérdida de señal se emplea un decaimiento exponencial puesto que la probabilidad de que una sea atrapada por estas “trampas” sigue de forma precisa una ley de este estilo.

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La utilidad que se le quiere dar a este programa es obtener la distribución de portadores de carga dentro del diodo ajustando las simulaciones a las medidas y de momento vamos por buen camino. Hasta el momento TRACS se está portando bien y permite obtener resultados coherentes, pero aún es demasiado lento para realizar los ajustes en menos de una semana. Es por eso que ahora estamos explorando la posibilidad de paralelizar el programa y así obtener un mejor rendimiento.

Podéis ver un vídeo sobre la presentación que realicé hace poco explicando un poco más en detalle cómo llevamos a cabo el proyecto y las metas que hemos alcanzado hasta ahora. Si alguno tiene curiosidad, el programa es de código abierto y se puede descargar, probar y contribuir a él a través de la página de GitHub. Como siempre, cualquier duda en los comentarios estaremos encantados de contestarla, así que no seáis tímidos.

Código Fuente: TRACS en GitHub

Presentación en GoogleDocs | Working @ CERN

Video de la presentacion | Working @ CERN (vídeo)